試析面板堆石壩質量控制與防滲處理存在的問題和解決措施

文/胡應新 中國葛洲壩集團三峽建設工程有限公司 湖北宜昌 443000

面板堆石壩，又稱面板壩，其是目前壩型發(fā)展的重要趨勢，其在靜力穩(wěn)定性方面和抗震性方面均具有較好的作用[1]。與此同時，其還具有工程量小等優(yōu)勢。然而，面板堆石壩在實際的運行過程中，其由于多種因素的影響，進而會發(fā)生滲漏現象，尤其是在一些較為薄弱的地帶。因此結合工程實例，對面板堆石壩在實際施工中存在的問題進行了總結，并重點提出了解決措施。

1、工程概況

某抽水蓄能電站工程上水庫主壩為混凝土面板堆石壩，水庫正常蓄水位741.00m。壩頂高程為747.60m，最大壩高73.6m，壩頂長度340.0m，壩頂寬度8m。壩體上游面坡比為1:1.4，下游面坡比為1:1.8，下游側每23m 左右高差設一道2m 寬的馬道。壩體填筑材料分成墊層區(qū)、特殊墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)、面板上游粉質粘土鋪蓋及石渣護面。右岸高程710.00m 以上趾板寬度為4m，其余趾板寬度為6m，厚度均為0.5m。混凝土面板頂部厚度為0.3m，漸變至面板底部厚度為0.506m。面板設垂直縫，間距為12m。在面板上游面高程702.00m 以下，夯填土料及石渣護面作為輔助防滲措施。

2、面板堆石壩運行中存在的問題

面板堆石壩在實際的運行過程中，對于其結構造成嚴重危害的問題就是滲流壓力。除此之外，通過對本工程項目的實際調查，發(fā)現其還存在其他問題，如面板裂縫、止水開裂問題、基礎脫空問題等等。因此，為進一步提高其結構的安全性，應從多角度采用多樣的措施，方能保障其質量。

3、對面板堆石壩質量控制和防滲處理的幾點建議

3.1 面板設計

面板是面板堆石壩在河流上游的結構，在防滲方面具有重要的作用，為解決面板堆石壩存在滲漏問題，在設計過程中，應依據施工條件和壩體變形的程度等等，將其進行分塊和分縫。其中，垂直縫的間距應設置在12m 以上，在18m 以下；同時還應注重調整張性垂直縫和壓性垂直縫，其中張性垂直縫設置過程中，在數量上應以地形和地質條件為主要的參考依據；兩岸垂直縫則盡量與周邊縫的布置進行垂直。另外在設計過程中還應將現場的施工條件予以充分考慮。

3.2 趾板設計

為確保趾板的質量受控，還應根據現場的地質情況對設計進行完善。在布置趾板過程中，對于不同的情況，應采取不同的方式進行處理。對于巖石地基上的趾板，在布置的過程中，應考慮地質和地形條件。為解決地形的限制，可通過增加連接板等方式進行處理，還可采用回填混凝土的方式進行處理。本工程的主壩趾板根據現場施工開挖揭示的實際地質情況，對趾板進行了二次定線處理。趾板的寬度與基巖的滲透性、基礎處理措施和作用水頭有關，趾板最小寬度設置為3m 為宜。在滿足趾板寬度要求后，可通在趾板下游設置防滲板，結合允許水利梯度，使用反漏抖的方式，將防滲板的相應部分進行覆蓋，趾板厚度應大于0.3m，小于連接面板的厚度。

3.3 壩體填筑質量要求

1.為提高壩體的施工質量，必須注重壩體回填質量的控制，應對使用的回填材料進行嚴格的區(qū)分，應主要將其分為上游鋪蓋區(qū)、特殊墊層區(qū)、周邊縫區(qū)和蓋重區(qū)。上游鋪蓋區(qū)可使用的材料有粉土、粉煤灰等等，作用在于輔助防滲。特殊墊層區(qū)起到的作用在于反濾作用。蓋重區(qū)的作用在于維持穩(wěn)定，并起到保護的作用。壩體填筑質量控制的重點是填筑過程的控制，主要控制參數有回填料的級配、鋪料厚度、鋪料邊線、碾壓參數、灑水量等；在分層回填的過程中，應盡量保證上游具有一定的傾斜度，以促使水能夠向下流。

2.特殊部位施工質量控制措施

(1)反坡處理：壩體左右岸坡局部反坡先處理成順坡，再進行壩料填筑。

(2)堆石體與岸坡接合部，用反鏟將填筑時集中大塊石挑出，盡可能使振動碾壓沿岸坡方向碾壓，碾壓不到的地方，采用平板振動夯夯實。

（3）壩體新老填筑層和大壩料區(qū)交接縫結合部是大壩填筑的薄弱環(huán)節(jié)，重點進行控制。施工中采取以下措施處理：

（4）對因施工需要而分期填筑形成的先期塊與后期塊施工結合縫，先期填筑區(qū)塊坡面采取臺階收坡方法施工；

（5）先期填筑面碾壓在保證安全的條件下，盡量碾壓到邊，使邊坡上松散填筑料減小到最低限度；后期填筑時，將先期填筑體收坡臺階用反鏟挖除2m，重新填筑碾壓。

3.4 趾板與面板混凝土的施工

主壩趾板是主壩防滲的關鍵結構，趾板混凝土與大壩面板混凝土及防浪墻混凝土間通過銅止水連接共同組成大壩的防滲系統。

趾板混凝土根據塌落度、和易性適當調整混凝土水灰比，避免夏季高溫對混凝土澆筑的影響，趾板混凝土澆筑盡量安排在夜間進行；在混凝土澆筑時應注意溫度和防裂控制：降低混凝土澆筑溫度；降低混凝土的水化熱；合理地進行澆筑分層分塊，改善澆筑塊的散熱條件；加強混凝土表面的養(yǎng)護和保護，避免表面裂縫發(fā)生；在高溫季節(jié)，表面采用常流水養(yǎng)護。

面板混凝土施工前對碾壓砂漿坡面進行檢查，以保證面板設計厚度為原則，做好砂漿條定線，確保結構邊線符合要求；同時做好周邊縫部位基礎墊層的檢查；面板混凝土應采用塑性階段早起裂縫少，有利于減少潛在的微裂縫的配合比，并嚴格控制塌落度，一般控制在5 至7；為了保證混凝土澆筑的連續(xù)性，采用滑模進行澆筑，滑模后設置兩級收面平臺，二次收面有利于減少和消除混凝土早期的干縮裂縫；由于面板混凝土澆筑的特性，澆筑盡量選擇在有利的天氣條件下進行，同時還需要做好防雨措施；二次壓面后的砼，及時在表面覆蓋薄膜，防止表面水分過快蒸發(fā)而產生干縮裂縫，在混凝土澆筑完畢后6 ～18h 內開始采用灑水養(yǎng)護；終凝后拆除薄膜改用保溫被覆蓋，為防溫度急劇變化，需不斷灑水進行坡面流水養(yǎng)護，養(yǎng)護期內要始終保持混凝土表面濕潤，避免裂縫的產生。

3.5 基礎處理（固結與帷幕施工）

主壩灌漿工程主要有趾板固結灌漿和帷幕灌漿，主壩工程所有灌漿施工采取固結灌漿按兩個次序逐漸加密的原則進行，采用自上而下分段灌漿法施工；灌漿按照“先下游固結灌漿，后上游固結灌漿，最后帷幕灌漿”的工序施工。同一地段的基巖灌漿必須在先完成固結灌漿，并經檢查合格后才能進行帷幕灌漿。

3.6 止水的處理

面板與趾板相接處、面板各倉塊間及面板與防浪墻相接位置設置有銅止水，為增強止水效果，在各接縫間增設一道表面止水，接縫的底部止水銅片及表面止水都分別形成一個封閉的系統。為此，應主要從以下幾方面著手：第一，在接縫處使用防黏劑，如瀝青乳液等。第二，在設計過程中，應注重中間部分與頂端部分應該與接縫底部止水形成封閉性結構。最后，還可采用柔性填料的方式，如粘結材料等等，進而降低由于自然因素導致的接縫不良。表面止水在施工過程中應加強對周邊銅止水下方砂漿墊層的檢查，必須平整和密實，其平整度不大于5mm，橡膠片平鋪或黏貼在砂漿墊層上，不得出現褶曲和脫空，其中線與面板縫中線偏差不大于10 mm；面板的銅片止水接頭采用一次沖壓成型，接頭焊接均采用現場搭接氧氣銅焊，搭接長度不應小于20mm。

3.7 面板與趾板混凝土裂縫的處理

在趾板及面板混凝土澆筑完成、表面覆蓋及蓄水前，應及時對其裂縫情況進行全面檢查，記錄裂縫分布、條數、長度、寬度、深度、產狀及是否貫穿等狀態(tài)，按照要求對裂縫進行分類處理。根據裂縫的不同形式采取化灌、開槽、表面封閉等方法進行處理，以達到減少滲漏的效果。

3.8 防浪墻

防浪墻的作用主要是在于防浪和擋水。為形成完整的防滲體系，還應加強對防浪墻的設計，將其與壩頭基石進行連接。由于面板堆石壩具有較好的穩(wěn)定性，因而可采用高防浪墻的方式進行。這種方式不僅能夠減少工程造價，還能夠起到有效的防治滲水，保障工程質量的作用。

3.9 壩體滲漏監(jiān)測

壩后的滲漏監(jiān)測至關重要，是保證大壩運行安全的重要指標，如果滲漏量突然增大，就要立即查明原因采取措施，消除隱患，保證大壩的安全。

結論：

綜上所述，通過對實際工程的應用，面板堆石壩在實際的運行過程中，其主要存在滑坡、滲流破壞、基礎脫空以及面板開裂等問題。其中，滲流壓力問題是影響面板堆石壩安全性的重要問題。為此，結合工程實例，認為應從壩體填筑、趾板、面板、基礎處理、止水及裂縫處理、防浪墻、壩后滲漏監(jiān)測等方面進行控制，以保證大壩的質量，確保運行安全。